Testes e ensaios em engenharia

Edifício que será o mais alto da região Centro-Oeste passa por ensaio em túnel de vento no IPT

Arranha-céu terá 52 pavimentos e 175 metros de altura no bairro Nova Suíça, em Goiânia

Luísa Cortés, do Portal PINIweb

4/Julho/2016

O Centro de Metrologia Mecânica, Elétrica e Fluidos do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), que abriga o túnel de vento de camada limite atmosférica, realizou uma série de ensaios sobre esforços de vento para o projeto do Kingdom Park Residence, um edifício de 175 metros de altura. O arranha-céu da Sim Engenharia e Empreendimentos será o mais alto da região Centro-Oeste.

A edificação, localizada no bairro Nova Suíça, em Goiânia (GO), é formada por uma torre única de 52 pavimentos, que incluem dois subsolos, térreo, dois mezaninos (garagem e área de lazer), duas coberturas duplex e 45 pavimentos tipo.

De acordo com Gabriel Borelli Mertins, pesquisador do IPT, a construção de edifícios cada vez mais altos implica em uma série de cálculos na concepção estrutural, como os ensaios em túnel de vento que determinam a ação do vento das fachadas e na cobertura das edificações. “Os ensaios na edificação foram realizados a fim de fornecer os coeficientes de pressão”, afirma Mertins. “Estes testes permitem prever o comportamento da estrutura face aos efeitos do vento de maneira mais próxima da realidade, levando em conta o formato do prédio, a topografia e as construções existentes no entorno”, continua.

Para a execução dos ensaios, foram simuladas as características do vento no bairro em que o edifício será construído. A referência para os testes foi a norma NBR 6123, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Ela estipula as condições exigíveis na consideração das forças devidas à ação estática e dinâmica do vento, para efeito de cálculo de edificações.

Pela norma, a rugosidade do terreno é classificada em cinco classes e o terreno escolhido para a construção do conjunto residencial foi considerado como pertencente à categoria IV. Isso significa que é coberto por obstáculos numerosos e pouco espeçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada.

A cota média do topo dos obstáculos nessa categoria é de dez metros; ou seja, a região é composta de edificações e árvores de uma média de dez metros de altura, ou prédios de três andares. A partir dessa classificação, foi possível modelar características, como o comprimento da rugosidade, ou seja, a medida da rugosidade aerodinâmica da superfície sobre a qual o perfil da velocidade está sendo medido.

Com a confirmação dos resultados da simulação, foi montada a maquete da torre, em escala 1:200, com 479 tomadas de pressão total. A instrumentação foi feita nas áreas em que serão instaladas janelas de vidro, nas fachadas e nas quinas dos edifícios. Isso permite uma medição mais precisa das cargas de vento.

Foram realizados dois tipos de testes, no túnel de vento do IPT, para o edifício: o estático e o dinâmico. No primeiro, calcula-se a determinação das cargas do vento na caixilharia, revestimentos e momentos na fundação da edificação. Também são obtidas as forças aerodinâmicas médias, em modelos em escala reduzida. Neles, são determinados os coeficientes de arrasto e de sustentação.

No ensaio de resposta dinâmica, para edificações com altura superior a 120 metros e frequência natural de vibração menor que 0,25 Hz, são determinadas as amplitudes de vibração de edifício sob a ação do vento.

Tal teste permite verificar as características de conforto humano em função das vibrações do prédio, e alcançar maior segurança no projeto estrutural. A técnica utilizada para o ensaio foi a Integração de Pressões em Alta Frequência (High Frequency Pressure Integration – HFPI). “Os ensaios dinâmicos permitem determinar fenômenos como o vortex induced vibration, ou vibração induzida por vórtices, que pode acontecer principalmente em prédios muito altos e esbeltos”, afirma Martins.

Resultados
Os maiores valores de sobrepressão no ensaio estático foram obtidos a uma altura próxima de ¾ da altura do edifício, na fachada a barlavento. Se calculado pela norma, os valores máximos estariam localizados no ponto mais alto do edifício. “Além disso, os ensaios estáticos permitem a obtenção de carregamentos locais, que podem ser muito úteis na análise e no dimensionamento de caixilhos”, lembra Martins.

O coeficiente de forma (Ce) encontrado no ensaio é de -1,89 em uma das quinas da edificação, enquanto pela norma ABNT o valor máximo seria de -1,2. “Ou seja, esse é um local onde a caixilharia necessitará de uma melhor análise do projetista, para verificar se haverá necessidade de maior dimensionamento”, afirma.

Quanto à análise dinâmica, as maiores acelerações foram observadas nos pavimentos mais altos. Foi obtido um fator de pico de 3,17, e a média quadrática da aceleração foi de 0,05 m/s², para um vento com velocidade média de 25,7 m/s e um período de recorrência de dez anos. A norma da ABNT informa que a aceleração não pode exceder 0,1 m/s² para esse mesmo período de recorrência.